Pompa ciepła – sposób na ciepło w domu energooszczędnym!

Pompa ciepła wykorzystuje niskotemperaturową energię słoneczną i geotermalną zakumulowaną w gruncie i wodach podziemnych. Ziemia bardzo powoli się nagrzewa i jako akumulator magazynuje tę energię przez wiosnę, lato, czy jesień. W konsekwencji ilość zgromadzonej energii jest tak duża, że z łatwością wystarcza na ogrzanie domu w okresie zimowym.

A przebiega to w następujący sposób: niskotemperaturowe ciepło z gruntu czy wody przekazane jest przez parownik do instalacji pompy wypełnionej cieczą niskowrzącą, która zamienia się w gaz. Ogrzany gaz spręża sprężarka pompy, znacznie podnosząc jego temperaturę. W skraplaczu następuje oddanie ciepła wodzie, która wypełnia grzejniki (najlepiej płaszczyznowe), a ochłodzony płyn przepływa przez zawór rozprężny, wraca do parownika i cały proces rozpoczyna się ponownie. Zadaniem pompy jest więc przenoszenie (a nie produkcja) ciepła ze źródła o niższej temperaturze (dolnego źródła) do źródła o temperaturze wyższej (górnego źródła, np. ogrzewanie podłogowe). 

Aby osiągnąć 100% mocy grzewczej, pompa ciepła wykorzystuje ok. 70% energii zawartej w gruncie lub w powietrzu oraz ok. 30% energii elektrycznej. Pompę ciepła można wykorzystywać nie tylko do celów ogrzewania, lecz także do przygotowywania ciepłej wody użytkowej, a nawet do chłodzenia (tzw. pompy z rewersem).

Parametrem pozwalającym porównywać osiągi pomp ciepła jest współczynnik efektywności COP (Coefficient Of Performance). Mówi on, w jakim stopniu urządzenie wykorzystuje darmowe ciepło ze środowiska naturalnego w stosunku do zużytego prądu, innymi słowy określa skuteczność działania pompy: 

COP = Q/Qe, gdzie:

Q - ciepło przekazane w trakcie pomiaru, Qe - zużycie energii elektrycznej w trakcie pomiaru

Pompa ciepła pracuje najefektywniej, gdy jej COP osiąga najwyższą wartość, a ta jest ściśle zależna od dwóch temperatur: na wejściu do pompy ciepła z dolnego źródła i na zasilaniu systemu grzewczego. Im mniejsza będzie różnica między tymi temperaturami, tym efektywność pompy będzie większa.

Przykłady oznaczeń pomp ciepła

B0/W35, W10/W55, A2/W35 – gdzie sposób oznaczania ich parametrów: dolnego źródła ciepła oraz parametrów odbiornika ciepła i ich temperatury przedstawiony jest poniżej:
1. litera – medium dolnego źródła ciepła
B = Brine (solanka)
W = Water (woda)
A = Air (powietrze)
E = Earth (grunt)
2. cyfra lub liczba – temp. dolnego źródła ciepła
3. litera – medium odbiornika ciepła (górnego źródła ciepła) W = Water (woda grzejna)
4. liczba – temp. źródła ciepła (35=35°C na zasilaniu)

Zgodnie z normą PN-EN 14511 minimalne wymagane wartości COP dla pomp ciepła wynoszą obecnie:

Do niedawna, żeby pozyskać ciepło z gruntu, trzeba było wykonywać głębokie odwierty pionowe (tzw. pionowa instalacja sond) lub układać kolektory płaskie na dużym obszarze. Niestety generowało to wysokie koszty instalacji i ingerowało w środowisko naturalne. Tymczasem badania gruntu wykazały, że najefektywniejsza głębokość odwiertów mieści się w zakresie od 10 do 20 metrów. Dlatego opracowana została nowoczesna technologia GRD (Geothermal Radial Drilling – geotermalne wiercenie radialne) polegająca na tym, że sondy ziemne układane są promieniowo, skośnie w różnych kierunkach i pod różnym kątem.

W technologii GRD liczba oraz długość odwiertów zależy od warunków architektonicznych i glebowych. Cała instalacja sond wykonywana jest przez jedną maszynę wiercącą GeoDRILL, która w gruncie instaluje sondy radialnie pod kątem 35–65° w warstwach regeneratywnych na głębokości od 10 do 30 metrów. System wiertniczy, składający się z jednostki transportującej ze stacją hydrauliczną i wiertnicy samojezdnej z pierścieniem (wieńcem), może być obsługiwany jedynie przez dwie osoby.
Nowa technologia ma wiele zalet:

• odwierty wykonywane są z jednej studni, dzięki czemu nie następuje duża ingerencja w środowisko naturalne (minimalna dewastacja terenu działki);
• jedna zwarta maszyna o małych gabarytach, która potrzebuje do pracy niewielkiej powierzchni; dzięki swojemu rozmiarowi bez problemu może dotrzeć do gęsto zabudowanych terenów i nie pozostawia po sobie widocznych śladów w podłożu;
• możliwe są odwierty w pomieszczeniach, np. w garażu, piwnicy (min. 2,7 m wysokości); 
• idealny system przy modernizacji systemu grzewczego;
• najbardziej energetyczne warstwy gleby zostają maksymalnie wykorzystane;
• istnieje możliwość wykorzystania tej technologii w każdych warunkach glebowych (skała, piaski...);
• sondy ziemne instalowane są szybko i ekonomicznie, dzięki czemu koszty wykonania instalacji zostają obniżone;
• trójwymiarowe wykrywanie poziomu wody podziemnej umożliwia maksymalne wydobycie ciepła z gruntu, dzięki czemu zostaje zoptymalizowana ilość i długość odwiertów.

Unikalne w odwiertach ukośnych jest stosowanie sond współśrodkowych (koaksjalnych), dzięki czemu zimny glikol z pompy nie ma kontaktu z gruntem, a zatem nie dochodzi do wymrażania okolic studzienki. Wiercenie odbywa się za pomocą dwóch żerdzi, zaś otwór po wierceniu wypełnia się certyfikowanym termocementem. Ciecz nośnika ciepła musi spełniać wymagania normy VDI 4640. W przeliczeniu na waty otrzymanej mocy jest to najbardziej ekonomiczna metoda wykonania dolnego źródła ciepła. 

Więcej na temat pomp ciepła przeczytasz na stronie: www.optimapolska.com.pl